ایک پراسرار کائنات: ستارے کی زندگی اور موت

فلکیاتی مشاہدات کے پچھلی صدی کے سب سے دلچسپ نتائج یہ ہیں کہ ہم کائنات کے بارے میں چند بنیادی سوالات کے جوابات دینے میں کامیاب ہوئے ہیں۔

کائنات کا ارتقا کیسے ہوا؟
سورج سمیت ستارے اتنے روشن کیوں ہیں؟
جب ستارے بوڑھے ہو جاتے ہیں تو ان کا انجام کیا ہوتا ہے؟
کائنات کتنی بڑی ہے؟

ان اور اسی طرح کے سوالات کے جوابات، جن کا ابھی مطالعہ کیا جا رہا ہے، کائنات کے بارے میں ایک انقلابی تفہیم کا باعث بنے ہیں۔

اس مضمون میں، میں ستاروں کے ارتقا اور ان کے انجام کے بارے میں بات کروں گا۔ ایک دلچسپ بات یہ ہے کہ ستارے کن منازل سے گزرتے ہیں اور ان کا اختتام کس طرح ہوتا ہے، اس کا دار و مدار ان کے سائز اور کمیت پر ہوتا ہے۔ ایک چھوٹا ستارہ اپنے سفر کے اختتام پر ایک white dwarf بن جاتا ہے ، سورج سے چار پانچ گنا بڑے ستارے کا انجام ایک نیوٹران سٹار بننا ہے، اور بہت بڑا ستارہ بلیک ہول میں ارتقا پذیر ہوتا ہے۔

اپنی زندگی کے سفر میں یہ مختلف ستارے کن منازل سے گزرتے ہیں، یہ اس مضمون کا موضوع ہے۔

ہمارے لیے تمام ستاروں میں سب سے زیادہ مانوس سورج ہے جو روشنی اور حرارت کا منبع ہے۔ ہمارے لئے، سورج زندگی کا ذریعہ ہے، اور اس وجہ سے فلکیاتی اجسام میں سب سے اہم ہے۔ تاہم، سورج ہماری کہکشاں، ملکی وے (milky way) ، میں ستاروں کی بہت بڑی تعداد میں سے ایک ہے۔ سورج اور اس کا سیاروں کا نظام کہکشاں کے مرکز سے تقریباً تیس ہزار نوری سال کے فاصلے پر ایک غیر اہم مقام پر واقع ہے۔

یہاں، بڑی تعداد سے بچنے کے لیے، کائناتی فاصلے روایتی اکائیوں، میل یا کلومیٹر، کے لحاظ سے نہیں بلکہ نوری سالوں کے لحاظ سے بتائے گئے ہیں۔ ایک نوری سال کا فاصلہ وہ فاصلہ ہے جو روشنی ایک سال میں تین لاکھ کلومیٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے طے کرتی ہے۔ کلومیٹر کے لحاظ سے یہ تین لاکھ کو ایک سال میں سیکنڈوں کی تعداد سے ضرب دے کر حاصل کیا جا سکتا ہے۔ یہ تقریباً 9.5 ٹریلین کلومیٹر بنتا ہے۔

قریب ترین ستارہ، Proxima Centauri، چار نوری سال سے زیادہ فاصلے پر ہے، یعنی اڑتیس ٹریلین کلومیٹر دور، اور قریب ترین ستارہ جس کا سورج کی طرح اپنا سیاروں کا نظام ہے، Epsilon Eridani، دس نوری سالوں سے زیادہ، یعنی پچانوے ٹریلین کلومیٹر دور ہے۔ یہ ناقابل یقین فاصلے ہیں۔

تازہ ترین اندازوں کے مطابق ملکی وے میں تقریباً دو سو ارب ستارے ہیں۔ اس کہکشاں کا قطر تقریباً دو لاکھ نوری سال ہے۔ کہکشاں، بشمول نظام شمسی، اپنے مرکز کے گرد گردش کر رہی ہے اور بیس کروڑ سالوں میں ایک چکر مکمل کر رہی ہے۔ اس طرح صورت حال یہ ہے کہ زمین سورج کے گرد گردش کر رہی ہے اور سورج ملکی وے کہکشاں کے مرکز کے گرد چکر لگا رہا ہے۔

قابل مشاہدہ کائنات میں کھربوں کہکشائیں ہیں جن کا قطر تین ہزار سے تین لاکھ نوری سال تک ہے۔ ہماری قریب ترین کہکشاں، اینڈرومیڈا کہکشاں، ڈھائی ملین نوری سال دور ہے۔ کہکشاؤں کا سائز صرف چند سو ملین ستاروں سے لے کر ایک سو ٹریلین ستاروں تک ہے، یہ تمام ستارے اپنی کہکشاؤں کے مرکز کے گرد چکر لگا رہے ہیں۔

یہ سب تو کائنات کے اس حصے کا حال ہے جس کو ہم آنکھوں اور دوربینوں سے دیکھ سکتے ہیں۔ کائنات کے اس حصے میں کھربوں کہکشائیں ہو سکتی ہیں جو دوربینوں اور دیگر ذرائع سے ہمارے لیے ناقابل رسائی ہے۔

یہاں ہم سورج کے خاص حوالے سے ستاروں کے ارتقاء پر بحث کرتے ہیں۔

ایک چمکتا ہوا ستارہ بنیادی طور پر ہائیڈروجن اور ہیلیم ایٹموں پر مشتمل ہوتا ہے۔ ستارے میں توانائی کا بنیادی ذریعہ فیوژن (fusion) کے عمل سے آتا ہے جس میں دو ہائیڈروجن ایٹم ایک ساتھ مل کر ہیلیم ایٹم بناتے ہیں۔

ہائیڈروجن ایٹم کے مرکز میں صرف ایک پروٹون ہوتا ہے۔ جب ایک ہائیڈروجن ایٹم کو بڑی قوت اور طاقت سے دوسرے ہائیڈروجن ایٹم سے ٹکرایا جائے تو دونوں نیوکلیس ایک دوسرے میں فیوز یا مدغم ہو جاتے ہیں۔ اس طرح ایک نیا نیوکلیس بنتا ہے جس میں دو پروٹون جمع ہوتے ہیں۔ اس عمل سے ایک ہیلیم نیوکلیس وجود میں اتا ہے۔ ہیلیم نیوکلیئس کی کمیت دو ہائیڈروجن نیوکلیئس کی کل کمیت سے کم ہے۔ اضافی مادہ حرارت اور روشنی کی صورت میں توانائی میں تبدیل ہوتا ہے۔ یہ وہی توانائی ہے جو ہائیڈروجن بم میں خارج ہوتی ہے۔ سورج میں ہر سیکنڈ میں تقریباً ساٹھ کروڑ ٹن ہائیڈروجن فیوژن پراسس کے ذریعے ہیلیم میں تبدیل ہو رہی ہے۔ لہٰذا، ستارے کے اندرونی حصے کی تصویر کشی کرنے کا ایک اچھا طریقہ یہ ہے کہ سورج کے مرکز میں ہر وقت ایک بہت بڑی تعداد میں ہائیڈروجن بم پھٹ رہے ہیں۔

سورج جیسے ستارے میں فیوژن کا عمل تقریباً پانچ ارب سال سے جاری ہے اور توقع ہے کہ مزید پانچ ارب سال تک جاری رہے گا۔ پانچ ارب سال کے بعد ، سورج کے مرکز میں موجود تمام ہائیڈروجن، ہیلیم میں تبدیل ہو جائے گی۔

پھر اگلا مرحلہ شروع ہو گا۔ اس مقام پر ستارہ اپنے وزن کے بوجھ تلے دبنا شروع کر دے گا۔
کسی بھی ستارے میں، دو قوتیں ایک دوسرے کو بیلنس کرتی ہیں :
ایک طرف تو کشش ثقل کی قوت ہے جو ستارے کو اپنے مرکز کی طرف کھینچتی ہے۔

جبکہ دوسری طرف فیوژن کے عمل سے کور میں پیدا ہونے والی حرارت کی وجہ سے ستارے میں پھٹنے کا رجحان پایا جاتا ہے۔

جب یہ قوتیں تقریباً برابر ہوتی ہیں تو ستارہ مستحکم رہتا ہے۔ تاہم، جیسے جیسے فیوژن کا عمل ختم ہو جاتا ہے، ستارے میں پھٹنے کا رجحان کم ہوتا ہے، اور ستارہ کشش ثقل کی قوت کے تحت collapse کرنا شروع کر دیتا ہے۔ اس طور کور کی کثافت میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ نتیجہ یہ کہ کور کا درجہ حرارت بہت بڑھ جاتا ہے۔

تاہم، اس دوران سورج کی بیرونی پرتیں پھیلنا شروع ہو جائیں گی۔ اس بیرونی تہہ کا پھیلاؤ اتنا زیادہ ہو گا کہ قریب ترین سیاروں، عطارد اور زہرہ کو اپنی لپیٹ میں لے لے گا، اور زمین کو ناقابل رہائش بنا دے گا۔ یہ وہ وقت ہے جب سورج red giant بن جائے گا۔

ریڈ جائنٹ ہیکل ستارے ضروری نہیں کہ سرخ ہوں۔ ان میں پیلے اور نارنجی سے لے کر سرخ کے مختلف رنگوں تک ایک رینج بھی ہو سکتی ہے۔ عام طور پر ، ریڈ جائنٹ سٹار کی اصطلاح کم کمیت والے ستاروں کے دیر سے ارتقائی مرحلے کی نمائندگی کرتی ہے، جب کہ ریڈ سپر جائنٹ red super giant ستارہ اونچی کمیت والے ستاروں کا دیر سے ارتقائی مرحلہ ہے۔ ریڈ جائنٹ ستارے ستاروں کے ارتقاء کے مرحلے میں سب سے بڑے اجسام فلکی میں سے ہیں۔ ہائیڈروجن کی سپلائی ختم کرنے کے بعد ، ان کی بیرونی پرتوں کے پھیلنے کا عمل شروع ہوتا ہے۔ اس بیرونی تہہ کا درجہ حرارت پانچ ہزار ڈگری تک کم ہو سکتا ہے۔ Canis Majoris تقریباً چار ہزار نوری سال کے فاصلے پر سب سے بڑا ریڈ جائنٹ ستارہ ہے۔ یہ سورج کے حجم سے 1.420 گنا زیادہ ہے جس کی کمیت سورج کی کمیت کے تقریباً بیس گنا ہے اور روشنی سورج سے تقریباً پانچ لاکھ گنا زیادہ ہے۔

اس مقام پر ، ہم ریڈ جائنٹ اور ریڈسپر جائنٹ کے درمیان فرق کرتے ہیں۔ ان کے بعد کے ارتقاء ڈرامائی طور پر مختلف ہیں۔

سورج جیسے کم وزن والے ستارے کے لیے، ریڈ جائنٹ ستارے کا مرحلہ مزید ایک ارب سال تک جاری رہ سکتا ہے۔ اس مرحلے کے دوران، ستارہ اپنی کمیت کا ایک حصہ خلا میں بہاتا رہتا ہے۔ کور کے گرد گیس کی ایک ڈسک بنتی ہے، جس کو نیبولا (nebula) کا نام دیا جاتا ہے۔ نیبولا کائناتی دھول، ہائیڈروجن، ہیلیم اور دیگر گیسوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ نیبولا کافی بڑے ہو سکتے ہیں، ان میں سے کچھ کئی سینکڑوں نوری سالوں پر پھیلے ہوئے ہوتے ہیں۔ تاہم ان کی کثافت بہت کم ہوتی ہے۔ زمین کے سائز کے نیبولا کا وزن صرف چند کلو گرام ہو تا ہے۔

ایسے ستارے کا آخری مرحلہ وائت ڈوارف (white dwarf) بننا ہے۔ جب نیوکلیئر فیوژن کا عمل مکمل طور پر رک جاتا ہے تو ، کور ہیلیم کے ساتھ کاربن اور آکسیجن کی شکل میں رہ جاتی ہے۔ وائت ڈوارف میں موجود مواد اب فیوژن کے رد عمل سے نہیں گزرتا ہے۔ اس مقام پر ستارے کے پاس توانائی کا کوئی ذریعہ نہیں ہوتا، اور یہ ٹھنڈا ہونا شروع ہو جاتا ہے اور آخر کار ایک سرد اور تاریک چیز بن جاتا ہے جو روشنی نہیں بکھیر سکتا۔

یہ ایک چھوٹے ستارے کے سفر کا اختتام ہے۔

سورج کے سائز سے پانچ سے دس گنا بڑے ستارے کے ارتقائی مراحل البتہ مختلف ہیں۔ جیسے ہی ستارے کا جوہری ایندھن ختم ہو جاتا ہے، اس کے مرکز میں حرارت کم ہوتی ہے اور ستارے میں پھٹنے کا رجحان کم ہوتا جاتا ہے۔ یوں ستارے میں توازن ختم ہو تا ہے اور وہ کشش ثقل کی قوت کے تحت فوراً collapse کر جاتا ہے۔

اس وقت جب مرکز سے دور مواد مرکز سے ٹکراتا ہے تو ایک لہر باہر کی طرف پھیلتی ہے اور ستارہ آنا فانا میں پھٹ جاتا ہے۔ یہ عمل سیکنڈوں میں ہوتا ہے۔ یہ وہ مرحلہ ہے جب ستارہ سپرنووا (supernova) میں تبدیل ہو جاتا ہے۔

سپرنووا آسمان میں رونما ہونے والے سب سے شاندار واقعات میں شامل ہیں۔ کئی سورج کے برابر مواد تقریباً روشنی کی رفتار سے گیس اور دھول کے بڑے خول کی شکل میں خارج ہوتا ہے۔ بعض اوقات پھیلتی ہوئی shock waves نئے ستارے کی تشکیل کو متحرک کر سکتی ہیں۔ سپرنووا زمان و مکاں کی وہ لہریں پیدا کر سکتا ہے، جن کا ذکر پچھلے مضمون میں کیا گیا ہے۔ حالانکہ ابھی تک سپر نووا سے وابستہ ان لہروں کو دیکھنا ممکن نہیں ہو سکا ہے۔

سپرنووا کا مشاہدہ زیادہ تر کہکشاؤں میں ایک عام واقعہ ہے، جو تقریباً ہر صدی میں ایک یا دو بار ہوتا ہے۔ اب تک دس ہزار سے زیادہ سپرنووا دیکھے جا چکے ہیں۔ تاہم، مایوس کن طور پر ، یہ سب سپرنووا دوسری کہکشاؤں میں دیکھے گئے ہیں۔ ملکی وے کہکشاں میں آخری بار ایک سپرنووا کا مشاہدہ 1604 عیسوی میں کیا گیا تھا۔ یہ سپرنووا زمین سے صرف بیس ہزار نوری سال کے فاصلے پر دیکھا گیا تھا۔ یہ ابھی تک ایک معمہ ہے کہ اس کے بعد سے ہماری کہکشاں میں کوئی سپرنووا کیوں نہیں دیکھا گیا۔ جدید ترین دوربینوں کے اس دور میں زمین کے قریب ایک سپرنووا ان طاقتور واقعات کے بارے میں قیمتی معلومات فراہم کرنے کے قابل ہو گا۔

سورج سے بڑے ستارے کی زندگی کا آخری مرحلہ یا تو نیوٹران ستارہ بننا ہے یا پھر بلیک ہول بننا ہے۔ نیوٹران ستارے اور بلیک ہول اس کائنات کے سب سے حیران کن اجسام ہیں۔ سورج سے کچھ بڑی جسامت کے ستارے نیوٹران ستارے بن جاتے ہیں، جب کہ بہت بڑے ستارے بلیک ہول میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔

میں اس مضمون میں نیوٹران ستارے کی تشکیل اور خصوصیات کو بیان کرتا ہوں اور ایک پورا مضمون بلیک ہولز کی تفصیل بیان کرنے کے لیے وقف کروں گا۔

سپرنووا دھماکے کے بعد ، ستارے کے مرکز میں جو مواد رہ جاتا ہے وہ کشش ثقل کی قوت کے تحت سکڑتا رہتا ہے۔ یہ قوت اتنی زیادہ ہو جاتی ہے کہ ایٹم اپنی شناخت کھو دیتے ہیں۔

میں نے ایٹم سے متعلق مضمون میں بتایا تھا کہ ایک ایٹم نیوکلیئس پر مشتمل ہوتا ہے جس میں مثبت چارج شدہ پروٹون اور برقی طور پر نیوٹرل نیوٹران ہوتے ہیں۔ نیوکلیئس کے گرد منفی چارج شدہ الیکٹران ہوتے ہیں۔ ایٹم کا زیادہ تر مادہ ( 99.9 فیصد سے زیادہ) نیوکلیئس میں مرتکز ہوتا ہے جس کا سائز ایٹم کے سائز کا صرف ایک لاکھواں حصہ ہوتا ہے۔

اس طور یہ سمجھا جا سکتا ہے کہ اگر ایٹم کے الیکٹران نیوکلیئس میں ضم ہو جائیں تو جو مادہ تشکیل پاتا ہے اس کا سائز تو نیوکلیئس کے برابر ہو گا، مگر اس کی کثافت ایٹموں پر مشتمل مادے کی نسبت کھربوں گنا زیادہ ہو گی۔

ستارے کی زندگی کے آخری مرحلے میں، کور میں کمپریشن فورس اتنی زبردست ہوتی ہے کہ ایٹم کے اندر موجود الیکٹران نیوکلیئس میں ضم ہو جاتے ہیں۔ نیوکلیئس کے اندر، یہ الیکٹران اور پروٹون ایک ساتھ مل کر نیوٹران بناتے ہیں۔ اب ایٹم اپنا وجود کھو دیتے ہیں۔ ستارہ اب صرف نیوٹران پر مشتمل ہوتا ہے۔

ایک چمکتے دمکتے ستارے کا انجام نیوٹران ستارہ بننا ہے۔

نیوٹران ستارے کائنات میں سب سے بڑی کثافت والی اشیاء میں شامل ہیں۔ نیوٹران ستارے کے مواد سے بھرا ایک چائے کا چمچ دو ارب ٹن وزنی ہو گا۔ ایک نیوٹران ستارہ روشنی یا حرارت کو خارج نہیں کرتا ہے۔ ایک شاندار ستارے کی زندگی ایک سرد اور تاریک باقیات کے طور پر ختم ہو جاتی ہے۔

نیوٹران ستارے بہت سی دلچسپ خصوصیات کے مظہر ہوتے ہیں۔ نیوٹران ستارے کی سطح پر کشش ثقل زمین کی کشش ثقل سے تقریباً دو سو ارب گنا زیادہ ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، نیوٹران ستارے کی مقناطیسی فیلڈ زمین کی مقناطیسی فیلڈ سے کھربوں گنا زیادہ مضبوط ہو سکتی ہے۔

فلکی طبیعیات میں سب سے دلچسپ دریافتوں میں سے ایک پلسر (pulsar) کی ہے جو کہ نیوٹران ستارے کی ایک خاص مثال ہے۔

جب اپنے محور کے گرد گھومنے والا ستارہ ایک نیوٹران ستارے میں ارتقا پذیر ہوتا ہے تو اس کی گردش کی شرح کافی بڑھ جاتی ہے۔

اس کو ہم ایک عام مشاہدے کی روشنی میں سمجھ سکتے ہیں۔ یہ اسی طرح ہے کہ ایک گھومنے والا شخص جب اپنے پھیلے ہوئے بازوؤں کو سمیٹتا ہے تو گردش کی شرح بڑھ جاتی ہے۔ اسی طرح، جب ایک گھومتے ہوئے کرہ کا اسی کمیت پر برقرار رکھتے ہوئے قطر کم کیا جائے، تو اس کے گھومنے کی رفتار زیادہ تیز ہو جاتی ہے۔

طاقتور مقناطیسی فیلڈ کی موجودگی میں compressed ستارے تیزی سے گھومتے ہوئے تابکاری کے جیٹ تیار کرتے ہیں جو آسمان پر چمکتے ہیں۔ اگر مقناطیسی قطبین نیوٹران ستارے کے گردشی محور سے مطابقت نہیں رکھتے تو روشنی کی کرن آسمان میں ایک لائٹ ہاؤس کی طرح روشنی بکھیرتی نظر آتی ہے۔ pulsars کہلانے والے ایسے نیوٹران ستارے، بیسویں صدی کی سب سے اہم فلکیاتی دریافتوں میں سے ہیں۔

درحقیقت، جو سلین برنیل اور اینٹونی ہیوش کی 1967 میں پلسر کی دریافت نیوٹران ستارے کی موجود گی کی پہلی مشاہداتی تجویز تھی۔ ہیوش کو اس دریافت کے لیے 1974 میں فزکس کا نوبل انعام دیا گیا تھا۔ یہ فلکی طبیعیات کے شعبے میں دیا جانے والا پہلا نوبل انعام تھا۔

اگر ستارے کا وزن ایک حد سے زیادہ ہو، تو کشش ثقل کی طاقت اتنی زیادہ ہوتی ہے کہ کمپریشن نہیں رکتی، اور جاری رہتی ہے یہاں تک کہ تمام مادہ ایک نقطے پر مرکوز ہو جاتا ہے۔ اسے بلیک ہول کہا جاتا ہے کیونکہ اس کی کشش ثقل کسی چیز، حتی کہ روشنی تک، کو اپنے سے آزاد کرنے کی اجازت نہیں دیتی ہے۔ بلیک ہول کے گرد ایک حلقہ اثر ہوتا ہے۔ جو چیز بھی اس حلقے میں آ جائے وہ بلیک ہول میں ضم ہو جاتی ہے۔ یہ تصور ناقابل یقین ہے کہ ستارے کا تمام مادہ ایک نقطے میں محدود ہو جائے، لیکن بلیک ہول میں ایسا ہی ہوتا ہے۔

اگلے مضمون میں، میں بلیک ہول کے بارے میں تفصیل سے بات کروں گا۔
(یہ مضمون میری کتاب A Mysterious Universe (Oxford University Press 2023 ) سے ماخوذ ہے۔ (

• About
• Latest Posts

ڈاکٹر سہیل زبیری

ڈاکٹر سہیل زبیری ٹیکساس یونیورسٹی میں کوانٹم سائنس  کے Distinguished Professor ہیں اور اس ادارے میں کوانٹم آپٹکس کے شعبہ میں Munnerlyn-Heep Chair پر فائز ہیں۔

Latest posts by ڈاکٹر سہیل زبیری (see all)

• کائنات کی کہانی: پیدائش سے اب تک - 01/12/2023
• بگ بینگ: کائنات کی ابتدا کب اور کیسے ہوئی؟ - 25/11/2023
• ایک پر اسرار کائنات: بلیک ہول کی حقیقت کیا ہے؟ - 21/11/2023